纳米棒阵列的靶细胞捕获基底及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种基于TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底的制备方法，包括如下步骤：将钛酸四丁酯加入酸溶液中混合并搅拌，形成钛酸四丁酯浓度为1.6v/v％～2v/v％的反应液；将所述反应液倒入置有导电玻璃的反应釜中，在150℃反应4～24h，在所述导电玻璃的导电面上形成TiO2纳米棒阵列；在所述TiO2纳米棒阵列表面枝接抗粘附分子牛血清白蛋白，形成抗粘附层；使所述牛血清白蛋白与所述靶细胞亲和捕获分子偶联，在所述抗粘附层表面形成所述靶细胞的捕获层，获得所述靶细胞捕获基底。

【技术实现步骤摘要】
纳米棒阵列的靶细胞捕获基底及其制备方法和应用
本专利技术涉及医学临床分离
方法，具体的涉及一种基于多尺度TiO2纳米棒阵列结构的CTC高效捕获基底及其制备方法与应用。
技术介绍
循环肿瘤细胞(CTC)，是指从源发瘤体脱落进入人体外周血的肿瘤细胞。循环肿瘤细胞进入血液循环后迁移到身体其他组织部位造成肿瘤的转移，也被称为扩散的肿瘤细胞。循环肿瘤细胞的生物学分析是理解癌症转移生物学的关键，与癌症转移的早期诊断、治疗效果、癌症的复发及预后密切相关。然而，血液中CTC的含量极其稀少使其分离检测十分困难。为了得到更高效的分离捕获效果，越来越多的人开始试图从3D纳米材料入手以求突破。无机纳米材料由于易于加工成型而备受关注，硅纳米柱、碳纳米管、石墨烯等纳米结构材料已成功应用于CTC捕获基底的研究中。细胞表面存在着几十到几百纳米的表面结构，如丝状伪足、片状伪足、微绒毛等。研究证实，这些细胞表面纳米尺度的结构形貌能够影响细胞的行为，如细胞吸附、细胞定向及细胞的运动性。目前的研究结果表明纳米尺度在150-500nm左右的纳米粗糙结构对于提高CTC的捕获效率十分有效，而小于100nm的纳米结构可以诱导细胞的粘附等行为。因此，基底纳米材料的设计对于提高细胞的捕获效率至关重要。因此，如何利用不同尺度下纳米结构对CTC的作用模式以及尺度效应之间的协同效果以进一步的提高CTC的捕获效率有待考察，目前尚无多尺度纳米阵列结构，包括多尺度TiO2纳米棒阵列结构应用于CTC捕获的研究。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种生物相容性良好的基于多尺度TiO2纳米棒阵列结构的CTC高效捕获基底，该基底在不同尺度的纳米界面上对分子识别作用进行设计，将抗粘附分子与亲和捕获分子的作用进行有机结合，并利用细胞对不同尺度纳米结构的响应作用提高靶细胞的特异性识别，进而实现CTC的高效捕获。这种基于TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底的制备方法，包括如下步骤：将钛酸四丁酯加入酸溶液中混合并搅拌，形成钛酸四丁酯浓度为1.6v/v％～2v/v％的反应液；将所述反应液倒入置有导电玻璃的反应釜中，在120～180℃反应4～24h，在所述导电玻璃的导电面上形成TiO2纳米棒阵列；抗粘附层的制备：在所述TiO2纳米棒阵列表面枝接抗粘附分子牛血清白蛋白，形成抗粘附层；捕获层的制备：使所述牛血清白蛋白与所述靶细胞亲和捕获分子偶联，在所述抗粘附层表面形成所述靶细胞的捕获层，获得所述靶细胞捕获基底。其中，所述抗粘附层的制备步骤具体操作为：将所述TiO2纳米棒阵列置于体积浓度为0.5～3％的3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液中反应1～2h，而后于1～2.5v/v％的戊二醛溶液中反应2～4h，再与浓度为1～10mg/ml的牛血清白蛋白水溶液于4～25℃以下反应2～10h。该反应温度可以在室温(25±2℃)下进行，温度越高，反应时间可以相对缩短。其中，所述捕获层的制备步骤具体操作为：将形成有所述抗粘附层的TiO2纳米棒阵列置于1～2.5v/v％的戊二醛溶液中反应2～4h，而后与浓度为0.1～10μmol/L上皮细胞粘附分子适配体水溶液或修饰化的上皮细胞粘附分子适配体水溶液反应6～10h。其中，还包括醛基封闭步骤：将形成有所述捕获层的TiO2纳米棒阵列置于浓度为0.1～1mol/L的乙醇胺溶液中反应10～60min。其中，所述靶细胞为循环肿瘤细胞；所述靶细胞的亲和捕获分子为上皮细胞粘附分子适配体或修饰化的上皮细胞粘附分子适配体。其中，所述TiO2纳米棒阵列由若干根直径为150～300nm的纳米棒组成；每根纳米棒的由粒径为30～50nm的纳米粒子构成；所述纳米棒阵列高度为0.8～4μm。本专利技术还提供这种基于TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底，从下至上依次包括：导电玻璃、TiO2纳米棒阵列、抗粘附层和捕获层；其中，本专利技术对上述各层的厚度并不作限制，仍可以达到本专利技术目的；所述抗粘附层是由枝接在所述TiO2纳米棒阵列表面的抗粘附分子牛血清白蛋白构成；所述捕获层是由偶联在所述抗粘附层表面的所述靶细胞亲和捕获分子构成。其中，所述靶细胞为循环肿瘤细胞；所述靶细胞的亲和捕获分子为上皮细胞粘附分子适配体或修饰化的上皮细胞粘附分子适配体。其中，所述TiO2纳米棒阵列由若干根直径为150～300nm的纳米棒组成；每根纳米棒的由粒径为30～50nm的纳米粒子构成；所述纳米棒阵列高度为0.8～4μm。本专利技术还涉及这种基于TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底在循环肿瘤细胞捕获中的应用。有益效果：1)基于多尺度TiO2纳米棒阵列的CTC捕获与纯化基底可以提供细胞相容性良好的三维纳米界面，该界面能够提供不同纳米尺度的作用模式，可以更好的与细胞纳米结构匹配和作用；2)该CTC捕获基底在修饰特异捕获分子的基础上，引入抗粘附分子能够保证高效捕获靶细胞的前提下降低非靶细胞的非特异粘附；3)利用本专利技术的制备方法，可以制备不同直径和不同径高比的均一纳米棒阵列结构表面，其简单便捷，成本低；4)该方法制得的TiO2纳米棒阵列结构基底具有一定的透明度，在CTC捕获基底的应用中实用性强。附图说明图1是本专利技术实施例中获得的a、b、c、d、e、f共6组的不同微观结构的TiO2纳米棒阵列的扫描电镜图。图2本专利技术实施例基于TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底进行靶细胞捕获原理示意图。图3是本专利技术实施例对TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底进行界面修饰的原理示意图。图4a是本专利技术实施例中所制备的不同TiO2纳米棒阵列高径比结果对比。图4b是本专利技术实施例中所制备的不同TiO2纳米棒直径随反应时间不同的对比图。图4c是本专利技术实施例中所制备的不同TiO2纳米棒阵列基底对细胞的捕获效率对比图。图5是本专利技术实施例中优化后的TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底在不同培养时间对靶细胞的捕获效率对比图。图6a是本专利技术实施例中优化后的TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底在不同修饰界面对靶细胞捕获行为的对比图。图6b是本专利技术实施例中优化后的TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底在不同修饰界面对靶细胞捕获结果的荧光对比图。图7a是本专利技术实施例中优化后的TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底对不同细胞的捕获数量对比图。图7b是本专利技术实施例中优化后的TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底对不同细胞捕获结果的光学显微镜图。图8a是本专利技术实施例中优化后的TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底对在培养基中不同浓度的靶细胞混合样本的捕获效率对比图。图8b是本专利技术实施例中优化后的TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底对在血液中不同浓度的靶细胞混合样本的捕获效率对比图。具体实施方式下面，将结合附图对本专利技术实施例做详细介绍。本专利技术提供的基于多尺度TiO2纳米棒阵列结构的捕获靶细胞基底的制备方法。其中，本专利技术提供的靶细胞为循环肿瘤细胞(CTC)。本专利技术具体步骤如下：步骤一：将导电玻璃(FTO)分别用洗洁精、水、工业酒精、无水乙醇超声清洗20分钟，将洗净的导电玻璃放入高压反应釜内，其导电面朝外。取30毫升的去离子水和30毫升的盐酸(质量分数为36.0％-38.0％)混合搅拌10分钟，取1.2毫升的钛酸四丁酯加入混合溶液中，继续搅拌10分钟，形成反应液。优选地，控制钛酸四丁酯在反应液中的体积浓度为1.6v/v本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将钛酸四丁酯加入酸溶液中混合并搅拌，形成钛酸四丁酯浓度为1.6v/v％～2v/v％的反应液；将所述反应液倒入置有导电玻璃的反应釜中，在120～180℃反应4～24h，在所述导电玻璃的导电面上形成TiO2纳米棒阵列；抗粘附层的制备：在所述TiO2纳米棒阵列表面枝接抗粘附分子牛血清白蛋白，形成抗粘附层；捕获层的制备：使所述牛血清白蛋白与所述靶细胞亲和捕获分子偶联，在所述抗粘附层表面形成所述靶细胞的捕获层，获得所述靶细胞捕获基底。

【技术特征摘要】
1.一种基于TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将钛酸四丁酯加入酸溶液中混合并搅拌，形成钛酸四丁酯浓度为1.6v/v％～2v/v％的反应液；将所述反应液倒入置有导电玻璃的反应釜中，在120～180℃反应4～24h，在所述导电玻璃的导电面上形成TiO2纳米棒阵列；抗粘附层的制备：在所述TiO2纳米棒阵列表面枝接抗粘附分子牛血清白蛋白，形成抗粘附层；捕获层的制备：使所述牛血清白蛋白与所述靶细胞亲和捕获分子偶联，在所述抗粘附层表面形成所述靶细胞的捕获层，获得所述靶细胞捕获基底。2.根据权利要求1所述靶细胞捕获基底的制备方法，其特征在于，所述抗粘附层的制备步骤具体操作为：将所述TiO2纳米棒阵列置于体积浓度为0.5～3％的3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液中反应1～2h，而后于1～2.5v/v％的戊二醛水溶液中反应2～4h，再与浓度为1～10mg/ml的牛血清白蛋白水溶液于4～25℃反应2～10h。3.根据权利要求1所述靶细胞捕获基底的制备方法，其特征在于，所述捕获层的制备步骤具体操作为：将形成有所述抗粘附层的TiO2纳米棒阵列置于1～2.5v/v％的戊二醛溶液中反应2～4h，而后与浓度为0.1～10μmol/L二上皮细胞粘附分子适配体水溶液或修饰化的上皮细胞粘附分子适配体水溶液反应6～10h。4.根据权利要求1所述靶细胞捕获基底的制备方法，其特征在于，还包括醛基封闭步...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴仁军，孙娜，李新盼，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32